مهروماه

یک مأموریت بالون در ارتفاع بالا راهی جنجالی برای کاهش دمای کره زمین را بررسی می کند.
یک ایده برای جلوگیری از گرم شدن سیاره این است که یک لایه بالایی از اتمسفر را با آئروسل ها بکارید که بخشی از انرژی خورشید را به فضا منعکس کند. (اعتبار تصویر: منبع تصویر از طریق گتی ایماژ)
در سال 2021 ، زمین به نقطه عطفی ناخوشایند رسید: طبق گفته مت دفاتر انگلیس ، غلظت دی اکسیدکربن (CO2) در جو به 150٪ مقدار آن در زمان های پیش از صنعت رسید. برای جلوگیری از بدترین اثرات تغییر اقلیم ، جهان باید انتشار خالص دی اکسید کربن را تا سال 2050 به صفر برساند.

اما حتی اگر بخواهیم به این هدف برسیم ، این یک ترمز ناگهانی در افزایش دما نخواهد بود ، زیرا دیدن تأثیرات کاهش CO2 بر دمای کره زمین زمان بر است. تأثیرات منفی گرم شدن کره زمین برای دهه ها ادامه خواهد یافت. اما آیا برای کاهش سریع دما می توان کار دیگری انجام داد؟

یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه هاروارد فکر می کند دستیابی به کاهش موقتی دمای کره زمین با دستکاری در ترکیب جو بالایی زمین ممکن است. محققان امیدوار بودند تابستان امسال ، در آزمایش آزمایش اختلال کنترل شده توسط استراتوسفر (SCoPEx) ، برخی از این فناوری - و زنده ماندن نظریه آنها - را آزمایش کنند. اگرچه کار به تعویق افتاده است ، اما تیم هنوز امیدوار است که این آزمایش در آینده ای نه چندان دور ادامه یابد.

 

 

منبع نهایی گرمای زمین ،خورشید است که در سمت روز کره زمین را با جریان مداوم تابش مادون قرمز شستشو می دهد. تقریباً 30٪ این مقدار توسط جو به فضا منعکس می شود ، در حالی که بقیه در طول روز کره زمین را گرم می کند و شب نیز به فضا تابش می یابد. در تعادل ظریفی که در زمان های پیش از صنعت غالب بود ، گرمای ورودی دقیقاً با مقدار از دست رفته در فضا جبران می شد و اطمینان حاصل کرد که میانگین دمای کره زمین ثابت باقی مانده است.

امروزه مسئله این است که انتشار CO2 با جذب مقداری از گرمای تابش شده به فضا و به دام انداختن آن در داخل جو ، این تعادل را مختل می کند. هرچه دی اکسید کربن در اتمسفر بیشتر باشد ، دما نیز بیشتر می شود. در دراز مدت ، انسان باید میزان دی اکسید کربن را در جو کاهش دهد تا از بدترین اثرات تغییرات آب و هوایی جلوگیری کند. اما سایر فرایندها می توانند باعث کاهش کوتاه مدت دمای کره زمین شوند.

به عنوان مثال ، فوران های آتشفشانی ، ابرهای ذرات گرد و غبار را که به درون استراتوسفر ، یک لایه بالایی از جو قرار دارند ، تشکیل می دهد و یک سپر محافظ ایجاد می کند که از رسیدن برخی از گرمای خورشید به سطح زمین جلوگیری می کند. به عنوان مثال فوران کوه پیناتوبو در فیلیپین در سال 1991 ، باعث شد که میانگین دما در نیمکره شمالی طی 15 ماه بعدی حدود 1 درجه فارنهایت (بیش از نیم درجه سانتیگراد) کاهش یابد. تیم SCoPEx می خواهد با تزریق ذرات به فضای بالای جو صفحه ای از چنین فوران هایی را برای پایین آوردن درجه حرارت تهیه کند.

ایده اساسی
تزریق آئروسل استراتوسفر ، یا SAI نامیده می شود - ساده است. یک هواپیمای پرنده یا بالون هلیوم دسته ای از ذرات میکروسکوپی به نام آئروسل را در استراتوسفر در ارتفاعات 12.4 مایل (20 کیلومتر) یا بیشتر - بسیار بالاتر از هواپیماهایی که معمولاً پرواز می کنند ، پخش می کند. آئروسل ها در هوا معلق باقی می مانند ، بسیار ریز برای دیده شدن به صورت ابر از زمین ، اما به اندازه کافی مات هستند که می توانند بخشی از انرژی خورشید را به فضا بازتاب دهند.

 

 

در شبیه سازی ها ، SAI مفهومی مناسب به نظر می رسد. گزارش هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا (IPCC) در سال 2018 نشان داد که یک ناوگان هواپیماهای پر پرواز می توانند آئروسل کافی برای جبران سطح فعلی گرم شدن کره زمین را ذخیره کنند. اما آئروسل ها باید هر چند سال دوباره پر شوند و این روش به جای پرداختن به علت اصلی آن ، یعنی اثر گلخانه ای ، فقط به یکی از علائم تغییر آب و هوا می پردازد. در بهترین حالت ، این یک روش توقف برای مقابله با افزایش دما در حالی است که کشورها به طور همزمان سطح دی اکسید کربن را کاهش می دهند.
تاکنون ، تحقیقات در مورد SAI به صورت تئوریک انجام شده است و با تعداد محدودی از داده های دنیای واقعی ناشی از فوران آتشفشان تکمیل شده است. SCoPEx می خواهد اندازه گیری های واقعی را در شرایط دقیق کنترل شده انجام دهد و امکان کالیبراسیون بهتر مدل های رایانه ای را فراهم کند. فرانک کویتش ، محقق اصلی پروژه ، در گروه شیمی و بیولوژی شیمی در دانشگاه هاروارد ، به محقق گفت: "اگر بخواهیم اطلاعات مفیدی درباره تصمیم گیرندگان در مورد اینکه آیا این می تواند موثر باشد ، در اختیار ما قرار دهیم ، باید مدل های خود را کاملاً درست بشناسیم." بوستون گلوب.

آتشفشان ها به طور عمده ترکیبات پایه گوگرد را بیرون می کشند. اما این ترکیبات نه تنها جو را خنک می کنند بلکه به لایه ازن محافظ زمین که ما را در برابر اشعه ماورا UV بنفش مضر محافظت می کند آسیب می رسانند. بنابراین تیم SCoPEx روی یک ماده آئروسل کم کربنات کلسیم - غبار گچ ، به عبارت دیگر - تمرکز کرده است ، که محققان امیدوارند بدون آسیب رساندن به لایه ازن ، اثر خنک کننده مطلوبی ایجاد کند.

 

 

آزمایش پیشنهادی
این تیم می خواهد یک بالون بزرگ و بدون سوزن هلیوم مستقر کند که شبیه بالون استاندارد آب و هوا باشد ، با این تفاوت که در پروانه مجهز باشد تا تیم در زمین بتواند آن را به صورت کنترل شده مانور دهد. با کمک شرکت فضایی سوئد ، دانشمندان قصد داشتند بالون را در نزدیکی کرونا ، سوئد پرتاب کنند.

در اولین پرواز خود ، که به طور آزمایشی برای سال آینده برنامه ریزی شده است ، بالون چیزی را به استراتوسفر رها نمی کند. در عوض ، این کوه به ارتفاع 12.4 مایل صعود می کند ، جایی که تیم سیستم مانور را آزمایش می کند و عملکرد ابزارها و ارتباطات علمی را به درستی بررسی می کند.

اگر اجرای آزمایشی موفقیت آمیز باشد ، پرواز دوم با کنترل 2/2 تا 4/4 پوند (1 تا 2 کیلوگرم) کربنات کلسیم در همان ارتفاع آزاد می شود. در هنگام رهاسازی بالون به طور ثابت در یک خط مستقیم حرکت می کند ، بنابراین ذرات آئروسل یک ستون باریک به طول حدود 0.6 مایل (1 کیلومتر) تشکیل می دهند. طبق وب سایت SCoPEx ، بالون سپس از طریق ستون برگشته و مشاهده می کند که چگونه ذرات در طول زمان پراکنده می شوند و میزان بازتابش نور خورشید را منعکس می کنند.

همانطور که پرواز آزمایشی SCoPEx برای درک ما از SAI ارزشمند است ، دیدن پروژه از منظر مهم است. دیوید کیت ، استاد فیزیک کاربردی در هاروارد ، یکی از دانشمندان این پروژه قبلا به HowStuffWorks گفت: "هدف این نیست که آب و هوا را تغییر دهیم یا حتی ببینیم آیا می توانید نور خورشید را منعکس کنید." "هدف این است که به سادگی بهبود مدل های ما از نحوه تشکیل آئروسل در استراتوسفر باشد."

کیت گفت که حداقل یک دهه دیگر تحقیق قبل از انتشار آئروسل در مقیاس بزرگ مورد نیاز است. وی گفت: "انتشار ممکن است شامل تزریق حدود 1.5 میلیون تن [1.4 میلیون متر] سال به استراتوسفر باشد." "تقریباً یکصد هواپیما به پروازهای مستمر محموله هایی تا ارتفاع 20 مایل نیاز دارند."

جنجال
SAI همچنان بسیار بحث برانگیز است. یک نگرانی این است که بشر در وهله اول با پمپاژ گازهای گلخانه ای به جو بحران اقلیم را ایجاد کرده است ، بنابراین چگونه مردم می توانند اطمینان داشته باشند که پمپاژ آئروسل به آن باعث بهتر شدن اوضاع می شود؟ اگرچه مدل سازی رایانه ای SAI را بی خطر می داند ، اما با این حال احتمال بروز عوارض جانبی پیش بینی نشده وجود دارد. این احتمال وجود دارد که بتواند الگوهای آب و هوایی را مختل کند ، با کاهش میزان دریافت نور خورشید به محصولات صدمه بزند و - در صورت استفاده از آئروسل های سولفید - به لایه ازن آسیب برساند.

 

 

در واقع ، برخی از دانشمندان از دنبال کردن مسیر SAI محتاط هستند.

داگلاس مک مارتین ، همکار ارشد تحقیقات و مدرس ارشد مهندسی مکانیک و هوا فضا در دانشگاه کورنل و استاد تحقیق در علوم محاسبات و ریاضیات در انستیتوی کالیفرنیا ، اظهار داشت: "اینکه ما واقعاً می توانیم کل آب و هوا را کنترل کنیم یک ایده کاملاً وحشتناک است." فناوری ، به مجله اسمیتسونیان گفت. و IPCC ، در سال 2018 در مورد آنچه پنل از آن به عنوان اصلاح تابش خورشیدی (SRM) نام برد ، نتیجه گرفت که "عدم قطعیت های ترکیبی ، از جمله بلوغ فن آوری ، درک فیزیکی ، تأثیرات بالقوه و چالش های حاکمیت ، توانایی اجرای SRM را محدود می کند در آینده ی نزدیک."

به دلیل این نگرانی ها ، تیم SCoPEx سفر اولیه بالون هلیوم خود را "تا زمانی که یک پروسه تعامل اجتماعی دقیق تر برای رسیدگی به مسائل مربوط به تحقیقات مهندسی زمین خورشیدی در سوئد انجام شود" به تعویق انداخت.

اما کیت استدلال کرد که خطر واقعی در برخی از سازمانهای سرسخت است که SAI را بدون نوع داده علمی مورد نظر SCoPEX به دست می آورند. دومین اعتراض بزرگ در مورد تحقیقات SAI این است که دولت ها و شرکت هایی که از قبل تمایلی به کاهش انتشار دی اکسید کربن ندارند ، به عنوان اثبات غیرضروری بودن چنین کاهش هایی روی SAI قرار می گیرند.

این وضعیت می تواند منافع احتمالی SAI را نفی کند. حتی اگر مأموریت SCoPEx موفقیت آمیز باشد و SAI به طور کامل اجرا شود ، فقط کاهش دی اکسید کربن را جایگزین و جایگزین می کند. لیزی برنز ، مدیر عامل برنامه تحقیقات مهندسی انرژی خورشیدی هاروارد ، قیاس روشنی را ارائه داد: "این مانند مسکن است. اگر به جراحی نیاز دارید و داروی ضد درد می خورید ، به این معنی نیست که دیگر نیازی به جراحی ندارید.